高透光導電材料MgIn2O4之反射光譜及電性研究

本實驗藉由使用 Keithley 電表和單光儀、傅立葉轉換紅外光譜儀兩套光學量測系統，可以得知 MgIn2O4 塊材的電阻率，探討不同燒結條件對電性的影響，以及能量範圍在 0.05~4.13eV（波長 25μm ~ 300nm）的光學反射光譜，再利用 Kramers-Kronig transform 得到 MgIn2O4 的折射係數、衰減係數、界電函數、光學導電率等物理量，利用計算得到的光學常數可進一步得知電漿頻率、自由載子濃度，並配合降溫來觀察樣品的活化能以及在低能量處 phonon 的吸收。摘要...........................................................1 第一章 前言 1-1前言........................................................2 1-2內容簡介..................................................3 1-3原理簡介..................................................4 第二章 實驗步驟與儀器量測 2-1樣品製程.................................................10 2-2樣品x-ray繞射結果........................................11 2-3樣品的研磨、拋光.........................................14 2-4電阻的量測...............................................18 2-5光譜的量測...............................................20 2-5-1單光儀量測系統.......................................21 2-5-2傅立葉轉換紅外光譜儀（FTIR）系統.....................24 2-6訊號校正.................................................30 第三章 實驗結果與討論 3-1電阻量測的結果與討論.....................................32 3-2光譜量測結果及光學常數之分析與計算.......................42 3-2-1室溫量測結果分析與光學常數計算.......................42 3-2-2低溫量測結果與分析...................................53 第四章 結論...................................................57 附錄（A）.....................................................59 附錄（B）.....................................................62 參考資料......................................................6

有機高分子聚合物PBZT的光電性質研究

在此論文中我們測量了PBZT從紫外光到紅外光範圍的穿透光譜，再經由此實驗數據計算α（ω）、k（ω）等物理量隨頻率的變化。並且由實驗得知其基本光學性質並不會隨著溫度的改變而有明顯的變化。除了光學性質之外，我們還量測了直流及交流的光電流（photocurrent）隨著所加偏壓和頻率不同的變化，以及光電流對溫度的變化。第一章 前言 ---------------------------------------------------------------------1 1-1 實驗背景與動機 -------------------------------------------------------1 1-2 共軛高分子聚合物導電及發光原理---------------------------------2 1-3 PBZT簡介-----------------------------------------------------------------3 第二章 實驗步驟與量測 -------------------------------------------------------4 2-1 光譜的量測---------------------------------------------------------------4 2-1-1 單光儀測量系統-------------------------------------------------4 a 室溫的穿透光譜量測-----------------------------------------5 b 低溫的穿透光譜量測-----------------------------------------7 2-1-2 傅立葉轉換紅外光譜儀(FTIR)系統--------------------------7 a 穿透光譜量測 -------------------------------------------------7 2-2 光學常數的計算 ---------------------------------------------------------9 2-3 photocurrent的量測 ---------------------------------------------------9 a DC photocurrent量測----------------------------------------11 b 低溫DC photocurrent量測---------------------------------11 c AC photocurrent量測----------------------------------------12 d 低溫AC photocurrent量測---------------------------------12 第三章 結果與討論--------------------------------------------------------------13 3-1 光譜測量的結果與討論------------------------------------------------13 3-2 光學常數的計算---------------------------------------------------------20 3-3 溫度變化的量測---------------------------------------------------------29 3-4 photocurrent 的量測-------------------------------------------------34 第四章 結論----------------------------------------------------------------------44 參考資料----------------------------------------------------------------------------4

Optical constants of Indium-nitride

本實驗主要在研究氮化銦(InN)薄膜的光學性質，在室溫時，測量能量範圍在0.18~3.1eV之間的InN薄膜的穿透光譜，再藉由電子顯微鏡測量出樣品薄膜的厚度，將實驗數據經過計算而可得到樣品的光吸收係數α(ω)及光學常數的虛部k(ω)。再利用Kramers-Kronig relations 求得樣品的光學常數的實部n(ω)。從獲得的n(ω)、k(ω)，便能得到介電常數的實部與虛部ε1(ω)、ε2(ω)。並得到導電率的實部σ1(ω)。摘要…………………………………………………………………… 1 第一章 前言……………………………………………………………2 1-1 實驗背景與動機…………………………………………………2 1-2 內容簡介…………………………………………………………5 第二章 實驗步驟與儀器測量…………………………………………6 2-1 氮化銦薄膜樣品的製程…………………………………………6 2-2 光譜的測量………………………………………………………6 2-2-a 單光儀的量測系統………………………………………… 7 2-2-b 傅立葉轉換紅外光譜儀系統………………………………10 2-3 掃描式電子顯微鏡…………………………………………… 12 2-4 光學常數、介電函數及導電率之計算……………………… 14 第三章 實驗結果與討論…………………………………………… 16 3-1 氮化銦的特性………………………………………………… 16 3-1-a 氮化銦的結構………………………………………………16 3-1-b 氮化銦的光學性質…………………………………………19 3-2 光譜測量的結果與討論……………………………………… 23 3-2-a 在單光儀系統………………………………………………23 3-2-b 在傅立葉紅外線光譜儀系統………………………………23 3-2-c 結果與討論…………………………………………………24 3-3 光學常數、介電函數及導電率的結果分析與討論………… 26 3-3-a 光學常數虛部k之獲得……………………………………26 3-3-b 光學常數實部n之獲得……………………………………26 3-3-c 介電函數之獲得……………………………………………26 3-3-d 導電率實部之獲得…………………………………………27 3-3-e 光學常數與介電函數之比較………………………………39 第四章 總結………………………………………………………… 41 第五章 附錄………………………………………………………… 43 附錄(A)………………………………………………………………43 附錄(B)………………………………………………………………44 附錄(C)………………………………………………………………45 附錄(D)………………………………………………………………46 附錄(E)………………………………………………………………47 附錄(F)………………………………………………………………48 附錄(G)………………………………………………………………49 附錄(H)………………………………………………………………50 附錄(I)………………………………………………………………51 參考資料………………………………………………………………5

Photodissociation of Acetaldehyde and Methyl Formate at 308 / 248 nm : Roaming vs. Transition State Mechanism Detected by Time-resolved Fourier Transform Infrared Spectroscopy

自從2004年甲醛的光分解反應中被報導存在漫遊機制(roaming mechanism) 後這個主題的論文就如雨後春筍般的被發表，如乙醛(CH3CHO)、丙醛 (C2H5CHO)、甲酸甲酯(HCOOCH3)等都被發現有漫遊機制的蹤跡。他們觀察到在 H2+CO這個分子通道，CO有雙轉動分布(bi-rotational distribution)，且隨著偵測轉動態的不同，兩個分布所貢獻的比例也不同，其中低轉動態的CO對應到的是一個非常低的移能。後來，經由半古典軌跡(quasi-classical trajectory)的計算也證實了如果經由ㄧ般 的途徑(過渡態機制)形成分子產物H2+CO，其CO會有較高的轉動態及移動能分 布。 本論文使用時間解析傅立葉轉換紅外光譜法研究乙醛與甲酸甲酯在308nm / 248nm下的光分解反應。其中，甲酸甲酯的研究我們有跟義大利佩魯賈大學prof. Aquilanti的研究團隊合作。在CH3OH+CO這個分子通道中，我們藉由取得1900-2200cm-1範圍的CO高解析(0.25cm-1)圖譜，並且配合光譜模擬來分析CO的內能分布。我們發現，在CO分子中v=1及2的振動態存在著雙轉動分布，我們排除其他通道產生CO的可能，並請prof. Aquilanti團隊執行半古典軌跡的計算，發現實驗與計算的結果相當吻合。而在乙醛的實驗中，我們得到CO在v=1的漫遊機制與過渡態機制的分支比，漫遊機制佔0.10Since roaming mechanism have been reported in photolysis of formaldehyde at 2004, the papers on this topic have been published mushroomed, such as acetaldehyde (CH3CHO), propionaldehyde (C2H5CHO), methyl formate (HCOOCH3 ) etc. were found to have traces of the roaming mechanism. CO were found to be bi- rotational distribution and with the detection of different rotational states, the proportion contributed by the two mechanism are different. The low-J component of CO are correlated to a very low translational energy. Later, the quasi-classical trajectory calculations also confirmed that the conventional transition state mechanism to form molecular products H2 + CO, CO will have higher angular momentum and with substantial translational energy released. We use time-resolved Fourier transform infrared spectroscopy to study photolysis reaction of acetaldehyde and methyl formate at 308nm / 248nm. In project of methyl formate, we collaborate with prof. Aquilanti research team in Perugia university in Italy. We obtain the range of 1900-2200cm-1 CO high-resolution (0.25cm-1) spectrum to analyze the internal energy of CO and with the aid of spectral simulation We found that the CO molecule in v = 1 and 2 are bi-rotational distribution. Prof. Aquilanti team perform quasi-classical trajectory calculations, and the experimental results and calculations are quite consistent. In acetaldehyde experiments, we got branching ratio of roaming mechanism in v=1 is 0.10±0.02. Compare to Kable’s LIF results of 0.13, which represents that the time-resolved Fourier transform infrared spectroscopy is a promising method to observe roaming reaction in the internal energy aspect.口試委員會審定書 i 中文摘要 ii Abstract iii 內文目錄 iv 附圖目錄 vi 第一章 緒論 1 1.1概論 1 1.2 文獻回顧 5 1.2.1 乙醛的文獻回顧 5 1.2.2 甲酸甲酯的文獻回顧 7 第二章 時間解析傅立葉轉換紅外光譜儀的原理 8 2.1 麥克森干涉儀 (Michelson interferometer) 8 2.2 干涉圖與光譜圖的處理 9 2.3 取樣方式（Undersampling） 15 2.4 相位效應（Phase effect） 16 2.5 傅立葉轉換紅外光譜儀之優勢 18 2.6 時間解析傅立葉轉換紅外光譜的採集模式 19 第三章 實驗方法與系統架設 25 3.1實驗樣品 25 3.2 雷射光解系統 26 3.3 反應腔體 27 3.4 訊號偵測和時間控制系統 29 3.5 系統校正和對光步驟 32 3.6 光譜的校正 33 第四章 實驗結果與數據分析 37 4.1 紅外放光光譜原理及振動與轉動能量計算 37 4.2 雙原子分子之振動及轉動能量計算 37 4.3 躍遷選擇率（Selection rule） 39 4.4 計算相對佈居數 40 4.5 計算振動與轉動溫度及能量 41 第五章 實驗結果與討論 44 5.1 乙醛在308nm下的光分解實驗 44 5.1.1 產生CO的通道來源 44 5.1.2 CO光譜譜線的標定 45 5.1.3 CO隨時間變化之光譜 47 5.1.4 CO的振動與轉動溫度、佈居數及能量 48 5.1.5 討論 53 5.2 甲酸甲酯在248nm下的光分解實驗 56 5.2.1 產生CO的通道來源 56 5.2.2 CO光譜譜線的標定 57 5.2.3 CO隨時間變化之光譜 58 5.2.4 CO的振動與轉動溫度、佈居數及能量 59 5.2.5 CO訊號強度與雷射能量之依存性 63 5.2.6 CO訊號強度與焠熄氣體壓力之依存性 65 5.2.7討論 67 結論 71 參考文獻 7

Synthesizing Li-Al layered double hydroxide film on aluminum substrate by electrochemical deposition method in ambient atmosphere

本研究在常溫壓下將1050鋁基材(陰極)與不鏽鋼片(陽極)浸入含有鋁離子與鋰離子的鹼性水溶液中(pH 12.3)，並於兩極間施加直流電壓(2 V DC)，目標在1050鋁箔基材上迅速成長鋰鋁層狀雙氫氧化物(Li-Al-CO3 LDH)薄膜。鋁金屬是兩性的，在鹼性溶液中易受腐蝕。在本研究之電沉積法中，因為鋁材受到陰極保護的關係，基材表面因水解所導致的腐蝕現象及氫氣泡將不會發生。另外，因為本製程中並未使用金屬鹽類的關係，薄膜成品不需要水洗。傅立葉轉換紅外光譜儀(FT-IR)分析不同製程時間的樣品，發現經30秒表面處理的試片，其O-H in gibbsite layers (~3470 cm-1)訊號劇增；經100秒表面處理後，層間區域之H2O-CO32- (~3040 cm-1)訊號出現。在製程75秒至100秒間，非晶型的CO32-訊號由插層型的CO32-訊號取代；相似地，在製程10秒至100秒間，非晶型的OH groups訊號由結晶型的OH groups訊號取代。經過200秒電沉積處理後，所有典型代表Li-Al-CO3 LDH的訊號峰皆已出現。以上資訊說明，電沉積成長Li-Al-CO3 LDH薄膜概略的成長機構是：先成長帶正電的前驅物，隨後為正電層的發展，最後是負電層的發展。另外，FT-IR分析結果顯示LDH前驅物有隨時間轉變為結晶型LDH的現象。實驗結果指出，水是影響LDH前驅物轉變為結晶型LDH的主要因素。ABSTRACT (in Chinese) Ⅰ ABSTRACT (in English) Ⅱ LIST OF CONTENTS Ⅲ LIST OF TABLES Ⅳ LIST OF FIGURES Ⅴ CHAPTER 1 Introduction 1 CHAPTER 2 Experimental 5 2.1. Substrate material 5 2.2. Al3+- and Li+-containing electrolyte aqueous 5 2.3. Electrically driving the growth of LDH precursor and its transformation to crystalline film on Al substrate 6 2.4. LDH precursor film transforming to crystalline LDH film under different atmosphere 7 CHAPTER 3 Results and discussion 8 3.1. Li-Al-CO3 LDH thin film on Al substrate 8 3.2. The growth mechanism of the Li-Al-CO3 LDH thin film prepared by electrodeposition method 10 3.3. Examine the transformation of LDH precursor in four different atmosphere conditions 14 CHAPTER 4 Conclusions 18 REFERENCES 4

可溶性界面活性劑Sodium Dodecyl Sulfate於水-空氣介面所形成之表面凝結態的研究

長久以來，雙性分子（Amphiphilic molecule）於水表面形成薄膜的複雜結構系統一直是大家很感興趣的研究課題。界面活性劑Sodium Dodecyl Sulfate，簡稱SDS ，為一種可溶於水的雙性分子。這裡我們將以它為我們實驗的材料來進行研究。 首先探討SDS濃度在臨界微胞濃度(Critical Micelle Concentration； CMC)前後吸附至液面SDS單分子層及溶液本身性質的改變。 接著量測SDS於水-空氣界面，不同的液態基底環境溫度下其π-A等溫關係曲線，並利用偏光角顯微術（Brewster Angle Microscopy； BAM）來進行薄膜型態觀測。我們發現SDS在10℃，吸附至水-空氣界面SDS單分子層於水表面積壓縮過程會出現疇域緻密的表面凝結態(Surface Condense State)。而在40℃，水-空氣界面上SDS單分子層於水表面積壓縮過程則會出現均勻的液態(Liquid State)結構。 進一步想對SDS表面凝結態及液態進行更深入的了解，於是利用AFM來觀察SDS LB薄膜影像。FT-IR來研究SDS分子振動圖譜。及以Monochromator分光，量測光子非彈性散射圖譜來研究液體表面的Capillary waves因SDS分子吸附至液體表面的改變。壹、 簡介 1 1-1、 分子單層膜之歷史回顧 1 1-2、 分子單層膜的性質 4 1-3、 薄膜科學的應用 6 1-4、樣品材料及研究動機 7 貳、 儀器設備 12 2-1、惠司同電橋 12 2-2、偏光角顯微鏡原理 13 2-3、Langmuir trough、BAM實驗儀器架構 19 2-3-1 Langmuir trough 20 2-3-2 表面壓力的量測 21 2-3-3 溫度控制 23 2-3-4 光學儀器的架設 24 2-4、原子力顯微鏡 27 2-5、傅立葉轉換紅外光譜儀 30 2-6、單光儀 32 參、 實驗方法與步驟 46 3-1、實驗材料 46 3-2、樣品的調製 46 3-3、實驗步驟 47 肆、 實驗結果與討論 49 4-1、惠司同電橋的實驗結果 49 4-2、Langmuir trough、BAM的實驗結果 51 4-3、AFM的實驗結果 58 4-4、FT-IR的實驗結果 60 4-5、Brillouin scattering的實驗結果 63 伍、 結論 82 參考資料 8

A Process for Polyimide Film Metallization by Using Reduced Graphene Oxide as a Conducting Layer

因應現代科技發達，許多通訊電子輕薄化、穿戴式產品不斷推陳出新，軟性電路板市場為未來主流趨勢。聚亞醯胺因為具有良好的耐熱性、電性、機械性質，且為一低介電常數之絕緣可撓式材料，故被廣泛應用於軟性電路板作為介電層。在軟性電路板製造過程中，聚亞醯胺必須成為良好的導電材料，而其中，石墨烯具有優異之電氣和熱性能的特徵，導電性亦比石墨好，因此吾人提出一新穎製程，利用全濕製程接枝還原氧化石墨烯作為擴散阻障層及導電層，避免銅擴散至基材，也可直接進行後續的表面金屬化，且此方法較無電電鍍製程更環保、簡單。 本製程透過不同改質方法及接枝劑的使用，使聚亞醯胺表面電性及官能基發生改變，並與氧化石墨烯上之官能基如：環氧基（-CH(O)CH-）、羧酸基（-COOH）及羥基（-OH）發生化學接枝作用後進行還原，並且透過不同接枝劑接枝其導電行為也不同，因此吾人利用掃描式電子顯微鏡觀察接枝後聚亞醯胺薄膜表面還原氧化石墨烯的形貌，以及使用原子力顯微鏡探討其粗糙度的變化與導電性質，而從導電性原子力顯微鏡可以得知導電層的均勻度與電鍍結果是相輔相成的。接著透過衰減式全反射傅立葉轉換紅外光譜儀、化學分析電子儀分析改質表面及接枝各步驟之官能基變化，再次驗證基材與還原氧化石墨烯導電層是透過接枝劑與官能基間作用，以化學鍵結結合而成。最後，以共軛焦拉曼光譜儀顯微鏡分析金屬與基材間剝離面，選擇出製程最佳化條件。在物理、機械性質方面，透過奈米壓痕方式量測側向力之大小，可得知還原氧化石墨烯於聚亞醯胺表面的附著力，也以熱重損失分析儀分析聚亞醯胺在全濕製程接枝後的吸水率。 因此，由以上結果與分析得知，本研究所提出之新穎製程可使聚亞醯胺表面具有均勻之導電層並可將其進行金屬化，且符合現今講求環保的訴求。With technology developing, a lot of communication electronics tend to be light in order to keep with the advent of wearable devices. Polyimide (PI) film is an insulator and has been commonly used as a dielectric layer of a flexible printed circuit board (FPCB) due to its high thermal stability, good mechanical strength, and excellent chemical resistance. For FPCB fabrication, PI is a dielectric layer which means its surface has to be metallized. On the other hand, graphene has great electrical and thermal properties, and its conductivity is even better than graphite. Herein, we propose an all-wet process to fabricate a copper diffusion barrier layer, avoiding Cu diffusion into the PI, and it also can be a conducting layer, that is, a reduced graphene oxide (rGO) grafted on the PI surface. A rGO diffusion barrier layer is an easier、cheaper and more environmentally friendly protection process than an Ni barrier deposited by electroless plating. Since GO has a lot of carboxyl functional groups that forms carboxylate anions, it can ligand with the cations on a PI surface after the PI goes through a chemical grafting process. In this work, we successfully utilize rGO as a conducting layer on the PI surface and different conductive behavior, which can make different coverage of copper plating area on a PI surface. We use a scanning electron microscope (SEM) to observe the structure of grafted rGO on the PI surface. Furthermore, we demonstrated that rGO changes the PI surface roughness and conductivity, which was confirmed by a conductive atomic force microscope (C-AFM). Also, a Raman analysis was conducted in order to understand the root cause of PI/rGO/Cu-delamination and the grafting process was revised; besides, Thermo-gravimetry analysis pointed out that the moisture residual after all-wet process grafting. Finally, we observe the interface structure between the rGO and the PI by transmission electron microscope (TEM) and understand the adhesion issue between the rGO and the PI by using nano-indenter. Therefore, according to the above results and analysis, the novel process can not only fabricate a uniform conducting layer on polyimide film and proceed to metallize but also conform to people''s awareness of environment.誌謝 摘要 i Abstract ii 目錄 iii 圖目錄 vi 表目錄 xii 第1章 緒論 1 第2章 文獻回顧 2 第2.1節 印刷電路板 2 第2.2節 軟性電路板 3 第2.2.1節 軟性電路板簡介與展望 3 第2.2.2節 軟性電路板沿革 4 第2.2.3節 軟性電路板特性要素 5 第2.2.4節 軟性電路板功用與分類 7 第2.3節 聚亞醯胺表面改質 9 第2.3.1節 電漿處理（Plasma treatment） 11 第2.3.2節 雷射燒熔（Laser Ablation） 14 第2.3.3節 化學表面處理開環（Chemical treatment） 16 第2.4節 電路板黑影製程 20 第2.5節 石墨烯（GRAPHENE） 22 第2.5.1節 氧化石墨烯（GO） 25 第2.5.2節 氧化石墨烯的還原 28 第2.6節 接枝法 33 第2.6.1節 化學接枝法 33 第2.6.2節 化學吸附法 40 第2.6.3節 轉移塗佈接枝法 41 第3章 研究動機 42 第4章 實驗藥品、設備與步驟 44 第4.1節 實驗藥品 44 第4.2節 實驗步驟 51 第4.2.1節 聚亞醯胺接枝還原氧化石墨烯製程 51 第4.2.2節 聚亞醯胺接枝還原氧化石墨烯分析 53 第4.3節 實驗設備 56 第4.3.1節 接枝還原氧化石墨烯及電鍍金屬銅 56 第4.3.2節 場發射掃描式電子顯微鏡（Field Emission-Scanning Electron Microscope，簡稱FE-SEM） 58 第4.3.3節 原子力顯微鏡（Atomic Force Microscopy，AFM） 59 第4.3.4節 衰減式全反射傅立葉轉換紅外光譜儀（Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectrometer，ATR-FTIR） 62 第4.3.5節 化學分析電子儀分析（Electron Spectroscopy for chemical analysis，ESCA） 64 第4.3.6節 共軛焦拉曼光譜儀顯微鏡（Confocal-Raman） 65 第4.3.7節 萬能材料拉力試驗機（Tensilon） 66 第4.3.8節 奈米壓痕（Nano-Indentation System） 67 第4.3.9節 熱重分析儀（Thermo Gravimetry/Differential Thermal Analysis，TGA） 68 第4.3.10節 雙束型聚焦離子束（Dual Focused Ion Beam，FIB） 69 第4.3.11節 場發射穿透式電子顯微鏡（Field Emission Transmission Electron Microscope，FE-TEM） 70 第5章 結果與討論 73 第5.1節 聚亞醯胺表面改質及接枝還原氧化石墨烯 73 第5.1.1節 還原氧化石墨烯導電層於聚亞醯胺表面電鍍結果 73 第5.2節 聚亞醯胺接枝還原氧化石墨烯表面形貌及導電性質 78 第5.2.1節 場發射掃描式電子顯微鏡表面形貌分析 78 第5.2.2節 原子力顯微鏡表面形貌觀察 82 第5.2.3節 導電性原子力顯微鏡表面電性探討 85 第5.3節 聚亞醯胺改質之表面分析 89 第5.3.1節 衰減式全反射傅立葉轉換紅外光譜儀 89 第5.3.2節 化學分析電子儀分析 94 第5.4節 改質後聚亞醯胺與還原氧化石墨烯化學接枝 99 第5.5節 共軛焦拉曼光譜儀顯微鏡分析金屬層與聚亞醯胺剝離層 103 第5.6節 奈米壓痕分析還原氧化石墨烯與聚亞醯胺之附著力 106 第5.7節 熱重損失分析之聚亞醯胺吸水率分析 111 第5.8節 穿透式電子顯微鏡分析各層介面 113 第5.9節 石墨烯與金屬之化學鍵 120 第6章 結論 123 第7章 未來研究計畫 124 第8章 參考文獻 12

使用矽烷類自聚性單分子膜方法製備C18疏水性薄膜及其對銀杏萜類內酯吸附分離之應用

C18 hydrophobic membranes were prepared using self-assembled monolayer (SAM) method in this study. First, the self-assembled octadecylsiloxane monolayers were formed on glasses under different reaction conditions. Their AFM images and relevant contact angles were then measured and compared for finding an optimal condition. The best SAM conditions included a concentration of 0.6 mM octadecyltrichlorosilane in dodecane and a reaction time of 60-120 min. Under the above best conditions, the self-assembled octadecylsiloxane monolayers were formed on the porous glass fiber membranes to prepare C18 hydrophobic membranes. In the batch adsorption experiments of terpene lactones using the prepared C18 membranes, the highest content of terpene lactones were obtained when using 10% ethanol as the feed solvent and ethyl acetate as the eluent .As to the flow adsorption experiments, a content of 6.25% terpene lactones can be achieved in the elution stage.本研究使用n-octadecyltrichlorosilane (OTS)於玻璃片上進行矽烷類自聚性單分子膜反應，以獲得C18單分子膜於玻璃片表面上，並藉由原子力顯微儀和接觸角儀之觀測，探討不同反應條件對成膜情況之影響。結果顯示：OTS於十二烷溶液中濃度為0.6 mM及反應時間為60 -120 分鐘條件下，可獲得緻密且性質良好之C18單分子膜。之後，使用此最佳反應條件進行玻璃纖維薄膜之矽烷類自聚性單分子膜反應，可成功地獲得C18疏水性薄膜。在銀杏葉提取物的萜類內酯之批式吸附實驗中，以使用10%甲醇水溶液為吸附溶劑可得到不錯之吸附效果，而使用乙酸乙酯可得到較佳之脫附量。在使用圓片型薄膜分離器之流動吸附實驗部分，脫附步驟之總內酯含量可提高至6.25%。目錄 頁次 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 表目錄 Ⅷ 圖目錄 Ⅹ 第一章 緒論 1 第二章 文獻回顧與理論 5 2.1 銀杏葉提取物 5 2.1.1 銀杏葉製劑 5 2.1.2 溶劑提取─吸附分離法 6 2.1.3 萜類內酯之有效成份 6 2.1.4 萜類內酯之藥理作用 6 2.1.5 萜類內酯之分析方法 7 2.2 自聚性單分子膜 8 2.2.1 自聚性單分子膜之成膜種類 8 2.2.2 矽烷類自聚性單分子膜之鍵結形式 8 2.2.3 矽烷類自聚性單分子膜之鍵結形式 9 2.2.4 矽烷分子與基材表面鍵結之反應機構 10 2.2.5 矽烷類自聚性單分子膜之成膜理論 11 2.2.6 影響矽烷類自聚性單分子膜反應之因素 12 第三章 實驗材料與方法 15 3.1 實驗藥品 15 3.2 實驗器材 16 3.3 儀器設備 17 3.3.1 製備自聚性單分子膜所需之儀器 17 3.3.2 提取銀杏葉有效成份所需之儀器 18 3.3.3 分析萜類內酯所需之儀器 18 3.3.4 流動吸附實驗所需之儀器 18 3.4 自聚性單分子膜實驗步驟 18 3.4.1 玻璃片表面預處理 19 3.4.2 長鏈烷類除水乾燥 19 3.4.3 溶劑相中水含量測定 19 3.4.4 自聚性單分子膜製備 19 3.5 自聚性單分子膜表面性質分析 20 3.5.1 原子力顯微儀 20 3.5.2 接觸角 20 3.5.3 傅立葉轉換紅外光譜儀 21 3.6 銀杏葉有效成份粗提取實驗 21 3.7 萜類內酯之分析 21 3.7.1 萜類內酯標準品 22 3.7.2 循利寧滴劑 22 3.7.3 銀杏葉提取物 23 3.8 批式吸附實驗 23 3.8.1 前處理程序 23 3.8.2 C18薄膜和玻璃片 24 3.8.2.1 使用30%乙醇為溶劑 24 3.9.2.2 使用10%甲醇為溶劑 24 3.9 C18固相萃取管柱吸附實驗 25 3.9.1 polyamide與C18管柱串聯[42] 25 3.9.2以polyamide管柱前處理，再使用C18管柱吸附 25 3.10 流動吸附實驗 26 第四章 結果與討論 27 4.1 自聚性單分子膜實驗結果 27 4.1.1 玻璃片 27 4.1.1.1 水含量之控制 27 4.1.1.2 接觸角之結果 27 4.1.1.3 原子力顯微儀之觀測結果 29 4.1.1.3.1 OTS濃度為10 mM 29 4.1.1.3.2 OTS濃度為1 mM 30 4.1.1.3.3 OTS濃度為0.6 mM 31 4.1.2 玻璃纖維薄膜 33 4.1.2.1接觸角之結果 33 4.1.2.2傅立葉轉換紅外光譜儀之分析結果 33 4.2 萜類內酯之粗提取條件 34 4.3 批式吸附結果 34 4.3.1 不同吸附溶劑之比較 35 4.3.2 不同C18吸附劑之比較 36 4.4 流動吸附結果 40 第五章 結論與展望 42 參考文獻 43 表目錄 頁次 表一 使用吸附性層析技術製備生產銀杏葉提取物之相關文 獻 49 表二 使用HPLC進行萜類內酯分析之相關文獻 50 表三 本研究分析所得之循利寧滴劑含量 52 表四 不同自聚性單分子膜反應條件下玻璃片對水之接觸角 結果 53 表五 使使用原子力顯微儀偵測得的吸附物與玻璃表面高度差 54 表六 使用原子力顯微儀偵測得的不同反應時間下玻璃片表 面之粗糙度(OTS = 0.6 mM) 55 表七 不同自聚性單分子膜反應條件下玻璃纖維薄膜對水之 接觸角結果 56 表八 不同溶劑下pore size為0.3m玻璃纖維薄膜批式吸附 效果 57 表九 不同溶劑之介電常數值與極性指標 58 表十 已鍵結上C18玻璃片七片之批次吸附之效果 59 表十一 已鍵結上C18的1 m玻璃纖維薄膜兩片之批式吸附效 果 60 表十二 已鍵結上C18的0.3 m玻璃纖維薄膜兩片之批式吸附 效果 61 表十三 ENVI-18 DSK薄膜一片之批式吸附效果 63 表十四 C18固相萃取管柱一根之吸附效果 64 表十五 0.3 m玻璃纖維薄膜對水之接觸角結果 65 表十六 已鍵結上C18的0.3 m玻璃纖維薄膜兩片之批式吸附 效果 66 表十七 已鍵結上C18的0.3 m玻璃纖維薄膜兩片之流動吸附 效果 6

Fabrication and Characterization of SiC:H/c-SiHeterojunction Solar Cells Using Hot-wire CVD

矽異質接面太陽電池因同時具備低成本與高效能的特點而受到重視，為了追求更高的光線轉換效率，可嘗試提升此元件窗口層的光學能隙。有鑑於以上目標，本研究利用熱燈絲化學氣相沉積法，在SiH4、B2H6、H2和CH4等工作氣體的反應下，製備嵌入(embedded)奈米晶矽的寬能隙硼摻雜碳化矽薄膜，並實際應用於矽異質接面太陽電池入光層。 為確定碳化矽薄膜性能，使用傅立葉轉換紅外光譜儀、X光繞射分析儀、X射線光電子能譜儀、拉曼光譜儀、場發射掃描式電子顯微鏡、霍爾效應量測以及n&k光學量測系統，對嵌入奈米晶矽的碳化矽薄膜進行材料分析。實驗發現，氫氣的流量分率在薄膜化學組態、微結構與光電特性上，扮演著十分重要的角色。研究結果指出，氫氣流量分率增加可提升矽膜結晶率；膜的碳含量對光學能隙及摻雜濃度具正相關，電阻率和活化能則呈現負相關。除此之外，Si-C也隨膜內含碳量的提高有增強的趨勢，而Si-H反之。 透過優化的碳化矽薄膜，結合各項製程步驟，開發Al/ITO/p-type Si-NCs:SiC films/intrinsic a-Si:H/n-type c-Si:H/ITO/Ag/Al 結構的矽異質接面太陽電池，成功製作開路電壓為520mV、短路電流密度42.5 mA/cm2，效率達14.50%的光轉換元件。Silicon heterojunction solar cell (Si-HJ) is one of the most promising structures with low cost and high conversional efficiency. In this kind of cell, a window layer with wide optical band gap characteristic is demanded. In this study, wide band gap boron-doped Si nanocrystals embedded in silicon carbide films (Si-NCs:SiC) were prepared by hot-wire chemical vapor deposition for Si-HJ window layer applications. The SiH4, B2H6, H2 and CH4 were used as source gas. The material properties of the prepared Si-NCs:SiC films were characterized by Fourier-transform infrared spectrometer, X-ray diffractormeter, X-ray photoelectron spectrometer, Raman spectrometer, field emission scanning electronic microscopy, Hall and n&k analyzer. The experimental results indicate that the H2 flow ratio plays an important role in the chemical composition, microstructure, optical and electronic properties of the Si-NCs:SiC films. It was found that the crystalline fraction of Si-NCs:SiC films increased with the increasing of H2 flow ratio. The optical band gap and doping concentration show the positively correlation, while the resistivity and active energy show the negatively correlation with the carbon contents of the Si-NCs:SiC films. The enhancement in Si-C stretching mode and opposite the Si-H wagging mode as the carbon contents of the Si-NCs:SiC films were increased. After the optimization of p-type Si-NCs:SiC deposition parameters, we fabricated the Si-HJ with structures of Al/ITO/p-type Si-NCs:SiC films/intrinsic a-Si:H/n-type c-Si:H/ITO/Ag/Al and characterized the cell performance. Finally, the Si-HJ cell with conversion efficiency of 14.50 %, open-circuit voltage of 520 mV, and short-circle current density of 42.5 mA/cm2 was achieved.誌謝 i 摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 表目錄 vii 圖目錄 viii 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-1-1 能源危機與溫室災難 1 1-1-2 太陽電池演化歷程 2 1-1-3 太陽電池的效率與成本 3 1-1-4 太陽電池發電的優缺點 4 1-2 研究動機 5 第二章 理論基礎與文獻回顧 7 2-1 太陽能源 7 2-2 太陽電池原理 8 2-2-1 半導體的光吸收與吸收係數 8 2-2-2 光伏效應與PN接面太陽電池 10 2-3 太陽電池等效電路與效率計算 13 2-3-1 短路電流與開路電壓 14 2-3-2 並聯電阻與串聯電阻 14 2-3-3 太陽電池效率計算 15 2-4 熱燈絲化學氣相沉積法 16 2-4-1 氣相沉積理論 16 2-4-2 化學氣相薄膜沉積機制 18 2-4-3 熱燈絲化學氣相沉積機制原理 21 2-4-4 氫氣對HWCVD沉積矽膜的影響 26 2-5 矽異質接面太陽電池 27 2-5-1 矽異質接面太陽電池簡介 27 2-5-2 以碳化矽(SiC)做為HJPV入光層材料 28 第三章 研究方法 30 3-1 實驗基板與前置處理 30 3-2 沉積系統與薄膜製備 31 3-2-1 沉積系統簡介 31 3-2-2 薄膜製備 32 3-3 元件製作 33 3-3-1 鹼蝕刻表面粗化(texture) 33 3-3-2 氫處理 33 3-3-3 沉積矽膜 34 3-3-4 正背面ITO與金屬電極 35 3-3-5 氧電漿邊緣處理 36 3-4 膜質分析與元件檢測 37 3-4-1 表面形貌量測儀(α-step) 37 3-4-2 n&k光學量測系統 37 3-4-3 光學霧度計(Haze) 38 3-4-4 太陽電池模擬光源量測系統 38 3-4-5 光暗電導率量測 39 3-4-6 活化能(Ea)量測 40 3-4-7 霍爾（Hall）效應量測 40 3-4-8 場發射掃瞄式電子顯微鏡(FE-SEM) 41 3-4-9 高解析穿透式電子顯微鏡(HR-TEM) 41 3-4-10 拉曼光譜儀(Raman spectroscopy) 42 3-4-11 X射線光電子能譜儀(XPS) 43 3-4-12 X光繞射分析儀(XRD) 45 3-4-13 傅立葉轉換紅外光譜儀(FTIR) 45 第四章 結果與討論 47 4-1 p型氫化碳化矽薄膜分析 48 4-1-1 p型氫化碳化矽薄膜鍍率分析 48 4-1-2 p型氫化碳化矽薄膜光性分析 49 4-1-3 p型氫化碳化矽薄膜電性分析 52 4-1-4 p型氫化碳化矽薄膜微結構分析 57 4-1-5 p型氫化碳化矽薄膜化學組態分析 61 4-2 元件檢測 67 4-2-1 表面粗化分析 67 4-2-2 本質矽膜分析 68 4-2-3 ITO透明導電膜分析 69 4-2-4 金屬電極分析 70 4-2-5 元件檢測分析 71 4-2-6 邊緣處理與電子顯微鏡下的結構分析 73 第五章 結論與未來工作 76 參考文獻 7